Heat sink banyak digunakan di semua jenis perangkat elektronik, mulai dari perangkat komputer hingga lampu LET. Heat sink merupakan perangkat konduktif yang dapat menyerap dan memindahkan panas dari komponen, mencegah panas berlebih dan potensi kerusakan. Menemukan desain heat sink yang baik penting untuk pembuangan panas pada perangkat, yang bertujuan untuk memastikan kinerja dan keawetan yang optimal. Panduan ini membahas dasar-dasar fitur, jenis, dan bahan desain heat sink. Teruskan membaca tentang teknik manufaktur dan kiat bermanfaat untuk desain heat sink.
Apa itu Heat Sink?
Heat sink adalah perangkat mekanis yang mencegah panas berlebih pada perangkat menggunakan konveksi alami dan paksa. Heat sink berfungsi baik untuk menghilangkan panas yang dihasilkan dengan menyebarkan panas ke seluruh permukaannya dan membuat perangkat mendingin hingga mencapai suhu yang sempurna karena bahan konduktivitas termal yang tinggi. Oleh karena itu, sebagian besar produsen lebih memperhatikan untuk menemukan panas yang sesuai untuk prosesor dan transistor, mencegah suhu dan kipas menjadi sangat efisien. Komponen yang memancarkan panas ini tidak terbatas pada satu jenis; Tiga jenis umum bergantung pada cara mereka menghilangkan panas dari sistem.
Penyerap panas aktif bergantung pada sumber daya perangkat. Mekanisme konveksi gaya digunakan untuk membuat cairan atau udara bergerak melintasi area panas guna mencapai perpindahan panas ke dalam komponen. Produsen biasanya menggunakan satu atau dua kipas untuk mengalirkan udara ke komponen, sehingga suhunya menjadi dingin.
Heat sink pasif merupakan alternatif yang umum. Akan tetapi, heat sink pasif tidak seefektif heat sink aktif dalam membuang panas. Meskipun demikian, heat sink pasif banyak digunakan karena murah dan tidak memerlukan listrik. Namun, saat Anda memilih heat sink pasif, penukar panas pasif meliputi mikrokontroler, mikroprosesor, chipset, dan lain-lain.
Heat sink hibrida adalah jenis yang menggunakan metode perpindahan panas pasif dan aktif. Dalam kondisi pembuangan panas rendah, heat sink ini tidak menggunakan kipas. Panas dapat dipindahkan dari konveksi alami. Namun jika suhunya sangat tinggi, kipas akan terbuka pada musim gugur sehingga panas akan dipindahkan keluar dengan cepat dan efisien.
Bahan yang Cocok untuk Desain Heat Sink
Konduktivitas termal yang tinggi, sifat ringan, dan hemat biaya sangat membantu dalam pembuangan panas yang lebih baik. Beberapa material yang cocok untuk desain heat sink meliputi:
- Aluminium
Aluminium banyak digunakan karena konduktivitas termalnya yang ekstrem, sifatnya yang ringan, dan harganya yang terjangkau. Aluminium merupakan pilihan yang umum dalam perangkat listrik. Misalnya, LED sering memilih aluminium sebagai heat sink.
- Paduan Aluminium
Menggabungkan aluminium dengan logam lain akan menghasilkan kinerja yang lebih baik dalam hal kekuatan daripada bekerja dengan aluminium murni. Paduan aluminium mempertahankan profil yang ringan. Paduan yang umum digunakan adalah Aluminium 1050.
- Tembaga
Tembaga menawarkan konduktivitas termal yang lebih tinggi daripada aluminium, dan cocok untuk perangkat dan komponen karena sifat pertukarannya yang lebih baik. CPU sering menggunakan tembaga sebagai komponen sensitif dalam heat sink karena efisiensi kerjanya.
- Grafit
Dibandingkan dengan tembaga, grafit memiliki konduktivitas termal yang lebih tinggi. Selain itu, grafit sangat ringan. Grafit diaplikasikan dalam beberapa situasi yang membutuhkan pembuangan panas yang ringan, namun lebih mahal dan rapuh.
- Keramik
Material ini memiliki konduktivitas termal yang lebih rendah dibandingkan logam lainnya. Oleh karena itu, keramik hanya dapat digunakan dalam beberapa aplikasi tertentu karena sifat insulasi termal dan listriknya.
Teknik Pembuatan Umum untuk Heat Sink
Berbagai jenis dan material dibutuhkan untuk berbagai metode pembuatan heat sink. Misalnya, beberapa teknik canggih sering digunakan dalam pemesinan CNC, sedangkan die casting cocok untuk proses yang sederhana.
Untuk konstruksi heat sink yang rumit, mesin CNC merupakan pilihan ideal untuk mengerjakan bagian heat sink secara efisien. Jenis mesin ini memiliki fungsi untuk pengeboran, penggilingan, dan pembubutan. Desain hanya perlu dibuat dalam perangkat lunak CAD dan ditransfer ke bagian pembuatan untuk membuat komponen. Metode yang tepat untuk mendesain bagian struktural heat sink, termasuk pembalutan permukaan bawah.
Ekstrusi sangat ideal untuk membangun heat sink sederhana dan seragam dalam jumlah besar. Meskipun tidak dapat menangani desain heat sink yang rumit, produksinya yang hemat biaya mungkin menarik bagi Anda. Aluminium 6063 merupakan material umum dalam ekstrusi heat sink karena merupakan konduktor termal yang baik.
Jika Anda mengetahui proses cetak injeksi, Anda mungkin akan mudah memahami die casting. Kedua teknik ini serupa. Dalam die casting, aluminium dipanaskan hingga suhu tinggi dan berubah menjadi cair dan dituangkan ke dalam cetakan untuk membuat komponen penyerap panas. Saat menyelesaikan die casting, produk akhir yang lengkap diproduksi. Teknik ini digunakan secara luas dan dapat memperbaiki desain struktural yang lebih rumit.
Tips yang Perlu Dipertimbangkan Selama Desain Heat Sink
Desain heat sink yang tepat sangat penting untuk membuat solusi manajemen termal yang efisien. Faktor-faktor berikut dapat dipertimbangkan selama desain heat sink:
- Bentuk dan Susunan of Sirip Penyerap Panas
Sirip merupakan bagian penting dalam heat sink yang dapat membantu memindahkan panas ke udara sekitar secara efisien dan cepat. Bentuk dan susunan sirip memengaruhi aliran panas. Selain itu, jumlah dan ukuran sirip juga memengaruhinya. Oleh karena itu, desain dan tata letak sirip perlu diperhatikan agar udara dapat bersirkulasi dengan lancar dan efisien. Untuk mencapai pembuangan panas terbaik, sebaiknya bentuk, ukuran, dan susunan heat sink dioptimalkan, sehingga komponen listrik dapat terhantar dan terbuang dengan baik.
- Perlawanan termal
Resistansi termal merupakan faktor kunci dalam seberapa efisien perpindahan panas dari semikonduktor ke lingkungan melalui heat sink. Memilih resistansi termal yang tepat untuk heat sink Anda adalah hal yang penting. Resistansi termal memengaruhi suhu dan seberapa baik pendinginannya di heat sink.
Menemukan Panas Konveksi:
Qc = 2hA(Tkomponen – Tambien) Dimana
h = 1.42[(Komponen T – Suhu Sekitar)/H] ＾0.25
A = HL + t(2H + L)
Qc : 2hA (Komponen – Tambien)
Anda akan melihat bahwa ada permukaan terpisah di A2 tempat panas dapat ditransfer, yang menentukan nilai kalor konvektif di sini:
Qc = 2h2A2(Tkomponen – Tambien) Dimana
s = 2.71 [ gβ(Komponen T – Tambien )/Lαv ]
A2 = L[2(H – b) + sb] + tL
Perhitungan untuk menemukan panas yang dihasilkan melalui radiasi:
Qr2 = 2ϵσA2(Komponen T4 – Lingkungan T4)
Qr = 2ϵσA1(Komponen T4 – Lingkungan T4
Where
A2 = L(t + s) + 2(tH + sb
Jumlah total sirip dihitung dengan:
Fn = 1 + [(Q – Qr2 – Qc2) / (Qr1 + Qc1)]
Lebar sirip dihitung dengan:
W = (N – 1) + Nt
- Metode Pemasangan Heat Sink
Heat sink digunakan dalam berbagai perangkat, yang utamanya adalah komponen mekanis. Metode pemasangan heat sink memiliki pengaruh besar pada pembuangan panas. Sebelum Anda memilih metode pemasangan heat sink, harap pertimbangkan persyaratan mekanis dan termal perangkat. Metode umum untuk pemasangan heat sink meliputi:
Klip Plastik
Klip kawat
Paku payung
Pita Termal
Epoxy
Aplikasi Umum Heat Sink
Berbagai macam heat sink digunakan secara luas, dan sebagian besar digunakan sebagai perangkat elektronik. Perangkat listrik akan menghasilkan panas yang sangat tinggi saat berfungsi dan dapat mendinginkan suhunya. Perangkat ini memengaruhi kinerja semikonduktor. Oleh karena itu, heat sink dapat terus mengatur suhu perangkat saat bekerja. Aplikasi heat sink meliputi:
- Penguat Daya
Panas yang dihasilkan oleh transistor daya dapat menyebabkan kebocoran arus. Peningkatan arus kolektor menyebabkan lebih banyak daya yang hilang. Hal ini dapat menyebabkan suhu meningkat. Yang lebih buruk, terkadang siklus thermal runaway dapat muncul dan merusak transistor. Namun, heat sink dapat mencegah kerusakan ini dengan mengurangi panas secara cepat pada permukaannya.
- CPU
Selama pengoperasian komputer, chip CPU dan kartu grafis di-overlock dan menghasilkan panas yang sangat besar. Heatsink dapat dengan cepat memindahkan panas dalam CPS ke chip, menyalurkannya ke permukaan dan membuangnya ke udara.
- Optoelektronika
Salah satu aplikasi umum untuk heat sink adalah dioda pemancar cahaya (LED) dan laser. Karena perangkat ini tidak memiliki kemampuan yang cukup untuk meminimalkan tingkat suhu operasional. Media pendingin memegang peranan penting bagi perangkat, yang dapat memastikan keawetan karena suhu kerja memengaruhi masa pakai.
Mulailah Mendesain Heat Sink Anda dengan Mudah
Desain heat sink penting untuk memastikan bahwa heat sink dapat berfungsi dengan baik. Heat sink sangat diperlukan di semua perangkat elektronik. Oleh karena itu, desain heat sink tidak boleh salah. Sebelum Anda mengerjakan proyek ini, sebaiknya Anda memahami dasar-dasarnya. Selain itu, Anda perlu terus meningkatkan desain heat sink berdasarkan kebutuhan Anda.
Kotoran, sebagai perusahaan manufaktur terpercaya, dapat membantu Anda menangani desain heat sink dan membuatnya berkinerja lebih baik. Fecision memiliki banyak teknisi berpengalaman dalam tim yang telah terlatih berkali-kali. Mereka dapat membantu Anda menangani sesuatu yang membingungkan. Jangan ragu untuk menghubungi Fecision dan kami akan segera memberikan penawaran harga hari ini.
